光纤光谱仪通常采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。
光纤光谱仪以其检测精度高、速度快等优点，已成为光谱测量学中使用的重要测量仪器，被广泛应用于农业、生物、化学、地质、食品安全、色度计算、环境检测、医药卫生、LED检测、半导体工业、石油化工等领域。
1、发射光谱测量
发射光谱测量可以用不同的实验布局和波长范围来实现，还要用到余弦校正器或积分球。发射光谱测量可以在紫外/可见和可见/近红外波长范围内测量。
对于发射光谱的测量，光谱仪可以配置成波长范围从200-400nm或350-1100nm，或组合起来实现紫外/可见200-1100nm，并可以在定标实验室里进行辐射定标。定标后的实验布局不能改变，如光纤和匀光器都不能更改。
2、发光二极管(LED)测量
LED测量系统用于LED光源的光谱强度及颜色指标测量。较简单而且迅速地测量LED的整个光通量的方法就是使用一个积分球，并把它连接到一个光谱仪上。该系统可以用卤素灯进行定标(LS-1-CAL-INT)，然后用从测量到的光谱分布计算出相关参数，并实现辐射量的测量。
3、薄膜厚度测量
光学的膜厚测量系统基于白光干涉测量原理，可以测量的膜层厚度10nm-50μm，分辨率为1nm。薄膜测量在半导体晶片生长过程中经常被用到，因为等离子体刻蚀和淀积过程需要监控；其它应用如：在金属和玻璃材料基底上镀透明光学膜层也需要测量膜层厚度。
4、透射吸收测量
透射吸收测量用于测定液体或气体中介质对作用光的吸收，依据比耳定律，吸光度正比于摩尔吸收率、光程和样品介质浓度。
5、反射测量
反射测量方式分为镜面反射和漫反射测量，在实际测量中，可以采用不同的参考白板和测量角度来进行区分。反射测量用于测定样品的化学成分及表面颜色相关信息。
6、激光测量
根据激光光谱的特征，检测系统配置高分辨率的光纤光谱仪，同时可用积分球或余弦校正器来衰减入射光，以避免CCD探测器的饱和。
7、荧光测量
荧光测量因其光谱信号特别弱，因此需要一个高灵敏的探测器及一个高效率的滤光片，将样品激发出的微弱信号光和高强度的激发光区别开来。
8、氧含量测量
氧含量是通过光纤探头荧光团的荧光强度的衰减来进行测量，应用荧光淬灭原理可以测量溶解氧或气态氧的分压，从而探测出环境的氧含量。
9、拉曼光谱测量
拉曼光谱与红外吸收光谱同为研究物质的分子振动能级从而分析物质的组成，但相对于红外吸收光谱，拉曼光谱的谱线较为简单且具有*性，而且被测物不需进行前处理，因此在判断物质组成成分时有明显的优势。拉曼光谱测量系统特别适用于反应过程监控、产品识别、遥感及介质中高散射粒子的判定。
10、激光诱导击穿光谱(LIBS)测量
LIBS是一种用于固体、液体及气体中进行实时、定性及半定量的光谱元素分析技术，其工作原理是高强度的脉冲激光聚焦在样品表面，脉宽为10ns的激光脉冲蒸发样品产生等离子体，随着等离子体的冷却，处于激发态的原子发射出元素的特征光谱，这个光谱被光纤探头收集并传送到光谱仪，通过光谱分析软件中预存的样品特征光谱进行比对分析。
